模块化仪器硬件包括：

• ● 高速数字器；





• ● 函数及任意波形产生器；





• ● 数字波形产生器/分析仪；





• ● 数字万用电表（DMM）；





• ● RF量测工具；





• ● 音频/视讯撷取及产生装置；





• ● 交换器。

《图一 模块化仪器可满足更多应用需求》

此外，模块化仪器亦可整合其他产品，包括影像撷取、马达控制以及数据撷取等等。

模块化仪器属于较高阶的产品，与整合了数字输出入、模拟输出入等多样功能于一张卡上的DAQ（数据撷取）产品相比，模块化仪器是针对特定功能予以优化，兼顾了高速量测和高精确度；而与同等级的单机式量测仪器相较，因为模块化仪器是采用PCI或PXI接口的插卡方式进行数据传输，输出量比需要连接传输线才能进行作业的单机式仪器更高，此外体积较小且链接简易，使用上更为方便。

模块化仪器可供测试及设计工程师自定义量测系统，选择适当的硬件模块以达成特殊的应用需求，避免造成购买一整套量测仪器，但只用到当中几项功能的资源浪费情况。另外，模块化仪器的一项重要特点，便是需要一套强大的量测软件辅助，使工程师可以根据不同应用程序需求来调整测试系统，只需要设定参数就能自动产生适合的程序，进而降低使用模块化仪器的门坎和学习时间。

透过与适当软件的搭配，并考虑节省的人力、硬件与时间等因素，模块化仪器与单机式仪器相比，基本上能减少约四成的量测成本，若针对特定案例，最多甚至可降低九成的成本，因此很符合大量生产的量测应用。

以音频测试为例，模块化仪器加上一套切换装置，就可以组成一套足以替代传统单机式量测仪器的解决方案，而成本大约只有后者的四分之一。此外，模块化仪器亦能与其他产品进行整合，当中包括影像撷取、马达控制以及数据撷取等等。

高稳定度的PXI

由NI起草规格，并由PXISA（PXI System Alliance）持续推动的PXI，是专门针对仪器设计的高效能量测模块化平台，在此一开放的标准平台架构下，PXISA目前已有80多家厂商参与，以PXI建构的产品也已经有1000多种，包括Switching、Digitizer、boundary scan、控制PC、信号产生器、电源供应器与大量衔接装置等等。

PXI是针对工业化和量测使用所制订的特别规范，具备耐震、耐热、抗潮等特质，以因应如工厂、生产线等较为严苛的使用环境。此外，PXI具备的开放式规格及模块化架构，可让用户采用不同厂商的产品，整合成一套符合本身需求的测试系统，扩展性和使用弹性高，而PXI也已为模块化仪器的设置预留线路，可获得最佳量测效能。

SMC提高讯号同步能力

由于整合视讯、音频及数据传输的应用日益增加，掺杂了模拟加数字的混合讯号量测需求也越来越旺盛。针对此种趋势，将同步化与内存核心（Synchronization and Memory Core；SMC）设计为高速模块化仪器的共享架构便成为必要，并纳入计时和同步处理功能，以满足整合式装置的精确测试挑战。

目前许多量测仪器在架构（如讯号同步）和规格（如内存）方面都彼此有所重迭，而SMC是将通用的量测规格制作成一张母板，再搭配不同的子板以针对不同应用，概念类似PC中主板和其他板卡的关系。透过共同的SMC架构，模块化仪器之间可以提高讯号同步能力，使控制更为精准，取样率可提升至200Msps并大幅扩展内存深度（目前最高为每信道512MB），因此可以长时间地记录波形和讯号，尤其PXI模块化仪器利用其内建在后档板的时钟和触发总线，可进一步建立高效触发响应系统，以及高信道数的数据撷取及产生系统，获得更为准确的量测效果。

提高量测的取样频率很容易达成，但是如何在高频下保持讯号同步和传输精准度却很难达到，SMC就是针对这个问题而设计；而透过模块化仪器，以往需要许多台单机式仪器堆栈在一起才能执行的混合讯号量测任务，现在都可以整合在同一台计算机当中执行，加上SMC技术，可解决以往整合不同仪器时常见的频率、触发与同步等问题。

含业界标准软件的用户定义量测工具

功能强大的量测软件是模块化仪器最重要的技术。因为在软件中定义了测试系统的功能，所以可以建立传统厂商定义系统所没有的独特测试功能。量测软件和标准化量测硬件的相互整合，将提供更富有弹性的平台，可让工程师依据应用程序需求变动，来调整测试系统的功能。

在整个开发过程中重复使用

从设计到验证和制造测试，虚拟量测仪器的弹性功能都可以做最适当的调整。在设计方面，量测软件就能够与机械和电子设计工具的变动做紧密的链接，以将设计和仿真数据汇入量测系统，并利用精确的量测硬件和客户定义的量测工具，缜密地规划出量测所需之设计。在验证和制造测试方面，产能高、系统成本低，再加上测试管理软件的紧密整合，使得模块化仪器成为更合适的选择。

高产能

工业标准PCI和PXI总线提供速度最快的平台，可快速塑造原型及执行测试应用程序，其速度高达132Mbps，比GPIB快100倍以上。此外，标准PC处理技术提供极为快速、稳健的平台，可执行复杂的量测分析和可视化作业。因为有了更快的PC处理器，所以只需要更少的成本，便可将整个量测系统的效能升级。总线带宽和处理器效能的提高，代表可以在更短的时间内，处理更多的量测工作，进而降低制造的测试成本，并可在设计期间提供详细的量测值。

整合的计时和同步处理技术

一般而言，要将传统仪器同步化是很困难的；在许多情况下，要使仪器之间的时间达到所需的精准度是不可能的事。而模块化仪器包含计时和同步处理功能，可建立紧密整合的量测系统。尤其是PXI模块化仪器利用了内建在PXI后档板中的时钟和触发总线。使用这些功能，便就可以建立高效能的触发响应系统，以及高信道数的撷取和产生仪器。

持续提升取样频率与分辨率

模块化仪器的演进方向，则是将持续提升取样频率与分辨率。除了数字电表、示波器、波形产生器等基础量测仪器外，模块化仪器的种类也将不断扩充，例如新增RF量测和LVR Meter等，以作为更多单机式仪器的替代方案。

此外，由于模块化仪器使用既有的计算机架构，因此可利用现成的商业技术来持续提升效能，例如使用更大的内存、更快的CPU，或是如PCI Express这类速度更快的传输接口，加上搭配持续更新的软件，以最经济的方式提高量测效率与效能。

（作者任职于NI美商国家仪器）

市场动态

（作者任职于NI美商国家仪器）相关介绍请见「安捷伦科技(Agilent Technologies)新近推出四款数字储存示波器（DSO）与混合讯号示波器（MSO），具备最深的内存所提供的优异讯号检视能力与先进的波形分析能力。该系列包括600MHz的DSO8064A、MSO8064A，以及1GHz的DSO8104A、MSO8104A机种。」一文。 安捷伦推出新款Infiniium 8000示波器你可在「 安捷伦科技上市了最大可将FPGA逻辑检测时间削减一半的逻辑分析器新产品“Agilent’s 16900 Series Logic Analysis System”。逻辑分析器是开发计算机、外设和FA设备等使用微处理器和微控制器的数字产品时使用的调试工具。」一文中得到进一步的介绍。 安捷伦新型逻辑分析器 FPGA逻辑检测时间减半在「 Ironwood Electronics推出一款可加速Freescale MPC5554处理器除错的逻辑分析仪配接器PB-BGA-MPC5554-S-01。该产品在使用逻辑分析仪时，允许MPC5554执行在高速工作状态下。」一文为你做了相关的评析。

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